如何使用C語言開發DSP系統
如何使用C語言開發DSP系統呢?下面是小編收集整理的運用C語言開發DSP系統的全過程，快來看看吧!更多內容請關注應屆畢業生考試網!
大家在開發嵌入式產品時首先會想到用控制器的匯編語言編寫*程序，主要原因是：
一、匯編語言生成的程序對應的二進制代碼少，程序執行要比高級語言生成的程序快。
二、控制器剛問世時，沒有相應的高級語言可供使用。
三、存儲器的價格問題和尋址空間的限制。
以上所述問題目前都基本上解決了，在這就不闡述了。實際情況是：在單片機的應用領域，開發者開始使用C語言進行開發了。大家發現用高級語言開發嵌入式產品是如此輕松，并且C語言程序編譯后的二進制代碼也非常短小精練。
目前使用最多的數字信號處理器（DSP）是美國TI公司的TMS320家族，而工業控制上用的最多的又是TMS320F2XX系列，TI公司為每一個DSP 芯片提供了匯編語言和C語言供開發者選用，本人一直使用C語言進行產品開發，而目前很少見到這方面的介紹，所以特撰此文以TMS320F240為例，向各位同行推薦用C語言開發DSP嵌入式系統。
1、DSP的C語言的特殊性
大家在使用51系列C語言時已經注意到，控制器的C語言和PC機上使用的C有一個顯著的特點：經常要對硬件操作，程序中有大量針對控制器內部資源進行操作的語句。所以，開發者要明白怎樣用C語言來操縱控制器的內部資源，既怎樣用C語句操作寄存器和內部存儲器等。
舉個例子，在51匯編中我們寫 MOV A，#20H，匯編程序能夠識別A是指累加器，而在51 C程序中我們寫 ACC=32；，編譯器能夠識別ACC是指累加器而不是一般的變量。即每一個寄存器都有一個專有名字供開發者使用，它們定義在一個頭文件reg51.h 中，程序員只需在程序的開始部分用#include“reg51.h”語句將該文件包含進來即可。注意：這些寄存器的名字不能用做變量名。
同樣，在TMS320F240的C語言中也有一個頭文件C240.H定義各個寄存器的名稱，這里摘錄幾條語句進行介紹。
比如：#define IMR （（PORT）0x0004） #define XINT1_CR （（PORT）0x07070）
IMR 、XINT1_CR就對應兩個寄存器，實際是寄存器的地址，用高級語言的說法是指針。我們也在程序的開始部分用#include“c240.h”語句將該文件包含進來。這樣，在DSP的C語言中使用它們只需在前面加一個星號（*），例如， *IMR=0X1010；/* 將16進制數1010H賦給IMR寄存器 */
*XINT1_CR=0X0A0B0；/*將16進制數A0B0H賦給XINT1_CR寄存器 */
開發者最好將c240.h這個文件打印出來，弄清楚各個寄存器的定義名稱。至于不涉及硬件的語法和ANSI 語法一樣，需要注意的是，有些ANSI標準中的函數在DSP的編譯器中不提供，讀者可以參考DSP編譯器的C語言手冊。搞清楚了這些特殊性，由匯編語言轉到C語言開發是很容易的事，當然，沒有匯編語言編程基礎的人同樣可以用C語言開發DSP應用系統。
有關嵌入式系統的C語言編程可參考《單片機與嵌入式系統應用》2001年1到6期上馬忠梅的“嵌入式C編程技術”，本文不做討論。下面只針對以TMS320F240芯片為處理器的嵌入式C語言編程進行闡述，希望能夠指導讀者進行具體操作。
2、TMS320F240芯片的C語言開發過程 簡單地說，整個過程包括以下五個步驟：
編輯C語言源程序
編譯源程序（注意編譯參數）
鏈接目標文件（注意用CMD文件）
在線仿真
固化程序
下面分別進行闡述。
一、源程序的編輯
可以用任何一個編輯器書寫源程序，如EDIT、NOTEPAD等，最后以.C為后綴存盤。源代碼可以寫在一個C文件中，也可寫在多個C文件中，有些預定義變量和函數原型聲明可以集中放在一個頭文件中。
注意事項：不要忘記在C程序的前面用 #include “c240.h”將寄存器定義文件包括進來。
二、源程序的編譯
源程序編輯好后可以用DSPCL編譯程序進行編譯，生成OBJ文件。 使用格式： DSPCL 源文件名 參數 例如：DSPCL EX1.C –V2XX –GK –MN 常用參數的意義：
V2XX：表示C編譯器選擇處理器2XX系列 GK：保留編譯生成的匯編文件（.ASM文件） MN：進行正常優化
其他參數請參考DSP編譯器的手冊。如果有多個源文件，分別編譯。每一個源文件經編譯后產生一個OBJ文件和ASM文件。
三、目標文件的鏈接
（一） TI公司的COFF文件格式
TI 公司新的匯編器和編譯器創建的目標文件采用COFF的目標文件格式（Common Object File Format）采用COFF格式有利于模塊化編程，為管理代碼段和目標系統存儲器提供更加強有力和靈活的方法。基于COFF格式編寫匯編程序或C語言程序時，不必為程序代碼和變量指定目標地址，為程序編寫和程序移植提供了極大的方便。
COFF格式的基本思想是：鼓勵程序員在用匯編語言或C語言編程時運用代碼塊和數據塊的概念。這種塊稱為SECTION，是目標文件中的最小單位。所有的塊分為兩大類：已初始化塊和未初始化塊，已初始化塊包含程序代碼和數據，未初始化塊是為未初始化的數據在存儲器中的保留塊。C編譯器對C程序編譯后產生已初始化塊和未初始化塊，已初始化塊如 .text 塊、 .const 塊、.cinit塊 ；未初始化塊如.bss 塊。
舉個例子，當程序員用C語句 float data[100]；定義一個數組時不需要指定這100個數組元素的具體位置，編譯器會在數據區預留所需空間，到鏈接時鏈接器會具體定位。
（二） 鏈接器對塊的處理
鏈接器對塊的處理有兩個功能：其一，將COFF目標文件中的塊用來建立程序塊和數據塊，并將這些塊組合成可以被DSP芯片執行的COFF輸出模塊；其二，鏈接器為輸出塊指定存儲位置。
鏈接器提供兩個命令實現上述功能：MEMORY和SECTIONS。MEMORY命令定義目標系統的存儲器，程序員可以定義每一塊存儲器并指定起始地址和長度；SECTIONS命令用來定義輸入塊的組合和輸出塊在存儲器中的存放位置。若不用MEMORY和SECTIONS命令，鏈接器采用缺省的分配算法；推薦使用這兩個命令，但要注意這兩個命令在CMD文件（鏈接器命令文件）中使用。
下面分析一個TMS320F240芯片的典型CMD 文件。（假設文件名EX1.CMD）
1、CMD文件的構成及其詳細解釋
BOOT.OBJ /* F240的中斷矢量表，參見后面的說明 */
EX1.OBJ /* 源程序編譯后對應的目標文件 */
/* 若程序有多個目標文件，一塊寫在這里 */
-STACK 0X400 /* 設定系統堆棧 */
-C /* ROM初始化 */
-O EX1.OUT /* 輸出的文件名 */
-M EX1.MAP /* 輸出映像文件名 */
-L RTS2XX.LIB /* 鏈入RTS2XX.LIB庫 */
MEMORY /*MEMORY命令規定系統的存儲器配置 */
{
PAGE 0：ROM0： origin=0000h，length=003fh /* FLASH ROM */
PAGE 0：ROM1： origin=0040h，length=0200h /*FLASH ROM */
PAGE 0：ROM2： origin=0240h，length=3000h /* FLASH ROM */
PAGE 1：RAM_B2：origin=0060h，length=0020h /* 內部RAM B2 */
PAGE 1：RAM_B1：origin=0300h，length=0100h /* 內部RAM B1 */
PAGE 1：RAM_B0：origin=0100h，length=0100h /* 內部 RAM B0 */
PAGE 1：RAM_EX：origin=0d000h，length=2800h /* 外部擴展RAM */
}
SECTIONS /* SECTIONS
命令規定了程序中塊的具體分配方法 */
{
.vectors：load=ROM0 /* 規定矢量表的存放位置 */
.cinit： load=ROM1 /* C初始化表的存放位置 */
.text： load=ROM2 /* 系統程序的存放位置 */
.bss load=RAM_B0 /*未初始化數據的存放位置 */
.const load=RAM_B1 /* 已初始化數據的存放位置 */
}
2、TMS320F240鏈接時所需的中斷矢量表文件
TMS320F240的目標文件在鏈接時要用到中斷矢量表，中斷矢量表用匯編語言編寫，和具體的DSP芯片有關，假設TMS320F240的中斷矢量表對應的匯編程序為BOOT.ASM，匯編后的文件名為BOOT.OBJ。
下面是一個典型的矢量表文件（假設程序名為BOOT.ASM）。
.port /* 定義中斷函數的名字 */
.globl _c_int0 /* 中斷0對應的函數名 */
.globl _c_int1 /* 中斷1對應的函數名 ，以下語句的意義相同*/
.globl _c_int2 /* 可以將中斷函數名看作中斷入口地址 */
.globl _c_int3 /* 矢量表的存放不需程序員干預 */
.globl _c_int4
.globl _c_int5
.globl _c_int6
.globl _c_int7
.globl _c_int8
.sect “.vectors”/*用.sect命令自定義一個塊，用于存放中斷矢量表 */
RSVECT B _c_int0 /* 中斷0發生后，程序的跳轉目的地址 */
INT1 B _c_int1 /* 中斷1發生后，則跳到c_int1（）函數處 */
INT2 B _c_int2 /* 意義同上，下同 */
INT3 B _c_int3
INT4 B _c_int4
INT5 B _c_int5
INT6 B _c_int6
用匯編器匯編該程序，命令形式：DSPA BOOT.ASM –V2XX 生成BOOT.OBJ文件供鏈接器使用。
這樣，我們就可以按如下形式在C源程序中編寫中斷函數：
void c_intx（） /* x為1—8中之一 */
{
中斷程序的C語句系列；
}
注意事項：c_int0()是系統的入口函數，用戶不能編寫。
經過上面對命令文件（CMD文件）和中斷矢量表的介紹，接下來可以鏈接命令文件來生成所需要的OUT文件供DSP芯片執行或進行軟仿真。
命令形式：DSPLNK CMD文件名 例如：DSPLNK EX1.CMD
另一種情況是，不使用CMD文件，使用缺省配置，簡單介紹如下：
命令形式：DSPLNK OBJ文件名 參數
例如 DSPLNK EX1.OBJ BOOT.OBJ –O XX1.OUT –M XX1.MAP
以上三步可以用下圖描述：
四、程序的仿真
EMURST 仿真器復位命令
EMU2XXW EX1.OUT 載入COFF格式的二進制代碼仿真運行，有關調試器的使用限于篇幅在此就不做討論了。
五、程序的固化
程序仿真運行正確后，需要固化到FLASH ROM中，TMS320F240內部有16K字的FLASH ROM可以用來固化程序，而不需要外擴EPROM（程序不大于16K字的情況下）。
TI公司提供有固化程序的軟件，可以通過仿真器經JTAG口將程序寫入芯片內。目前發展了一種新的固化技術，可以通過串口寫入DSP芯片，特別適合于現場調試。下面介紹通過JTAG口的固化方法。
首先用EMURST命令復位調試器，然后執行下面三個批處理文件。
第一步，執行BC0.BAT 批處理文件，將FLASH ROM 清除（CLEAR），使全為0。
第二步，執行 BE0.BAT 批處理文件，將FLASH ROM 擦除（ERASE），使全為1。
以上兩步不需要修改軟件包中自帶的這兩個BAT文件。
第三步，執行BP16K.BAT 批處理文件，將自己的OUT文件寫入到DSP內部的FROM中。
執行這一步之前，要先修改BP16K.BAT，將待寫入的OUT文件替換成自己的OUT文件，下面看一下這個批處理文件。假設軟件包的安裝目錄為C：DSP，該目錄下有一個子目錄SRC。
prg2xx -p 240 -m 0x0006 -w 6 srcc2xx_bpx.out 要寫入的OUT文件
如果要將EX1。OUT寫入到DSP的FLASH中，則執行下面的命令：
prg2xx -p 240 -m 0x0006 -w 6 srcc2xx_bpX.out c:dspEX1.out
經過以上步驟既完成了程序固化，可以將系統放到現場實驗了。
注意:固化程序時,CPU的一定要工作在20MHz的頻率下。在SRC子目錄下有一個配置文件C240_CFG.I文件，讀者可以根據程序說明并結合自己系統的外部晶振頻率將CPU的工作頻率設為20MHz（寫入時的頻率）。
結論
本文以TMS320F240的開發為例，介紹了怎樣用C語言開發DSP系統的全過程，希望對讀者會有所啟發和幫助。有關怎樣用C語言編程使用 TMS320F240內部其他資源（如：定時/比較器、ADC、SCI、SPI、中斷器）和怎樣擴展DSP的外圍電路等編程技術見后面的敘述。
直到接觸到DSP，由于使用TI的庫文件例程的緣故，對結構體，聯合體等有了進一步的了解，也對一個工程變量的使用有了更深的認識。
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